TWI672049B - 膜平面聲音接收型聲音感測器模組 - Google Patents

Abstract

具備有：附帶配線之基材，在具有可撓性之膜的一面上設置有彈性變形之絕緣性黏著劑層，並在絕緣性黏著劑層上形成有導體圖案而構成；及麥克風，被安裝於附帶配線之基材上。麥克風之端子，係與導體圖案對接，麥克風之未形成端子之表面的一部分與絕緣性黏著劑層之未形成導體圖案之表面的一部分相互貼附而機械連接。

Description

膜平面聲音接收型聲音感測器模組

[0001] 該發明，係關於聲音感測器模組，特別是關於檢測聲音之膜平面聲音接收型聲音感測器模組，其係在對象之固體的表面設置膜，而以膜的平面接收聲音。

[0002] 圖1A，係表示在日本專利公開號2015-29182號公報（2015年2月12日發行）所記載之電路基板上安裝了麥克風的構成者；圖1B, 1C，係分別表示麥克風之背面側及電路基板的局部放大者。 　　[0003] 安裝於電路基板11上的麥克風12，係在電路基板11側具有麥克風音孔12a。在電路基板11，係以對準麥克風音孔12a之位置的方式，設置有基板音孔11a。在麥克風12的背面，係形成有接地焊墊13a、輸出信號線用焊墊13b及DC偏壓用焊墊13c作為麥克風側焊墊13，在電路基板11上，係在與麥克風側焊墊13對應的位置，形成有藉由焊錫而與麥克風側焊墊13連接的基板側焊墊14。基板側焊墊14，係由接地焊墊14a、輸出信號線用焊墊14b及DC偏壓用焊墊14c所構成。 　　[0004] 麥克風12，係通過基板音孔11a及麥克風音孔12a接收外部的聲音。麥克風12，係在該例中，被設成為可使用焊錫來表面安裝於印刷配線板（Printed Circuit Board：PCB）或可撓性電路基板的MEMS（Micro Electro Mechanical System）麥克風。 　　[0005] 另一方面，圖2A, 2B，係表示日本專利公開號2016-209623號公報（2016年12月15日發行）所記載的陣列狀收音感測器裝置。 　　[0006] 陣列狀收音感測器裝置20，係具有片狀軟質支撐體21，在被形成於該片狀軟質支撐體21的一面之複數個空隙22的內底面固定有較小的麥克風23。內底面，係藉由下述方式所形成：在軟質樹脂（例如黏著性較高之軟質胺基甲酸酯成型用樹脂）21a，貫穿於其厚度方向而形成作為空隙22的孔，並將橡膠片21b接著於軟質樹脂21a的一面而堵塞空隙22之一方的開口。在橡膠片21b之與空隙22相反側的面，係在與各麥克風23對應的位置固定有放大電路IC24，並與對應之麥克風23電性連接。 　　[0007] 該陣列狀收音感測器裝置20，係被使用於分流狹窄診斷支援系統，圖2C，係表示其使用狀態。片狀軟質支撐體21，係被定位成使得空隙22之開口與受驗者之前臂的皮膚對向。圖2C中，25，係表示固定陣列狀收音感測器裝置20的按壓帶25。在按壓帶25，係設置有黏扣26a, 26b。 　　[0008] 然而，由於聲音的資訊，係不僅因音源之位置，並且因傳播路徑或傳播之媒體而被干涉、共振、杜卜勒效應等複雜化，因此，為了對此進行全面檢測，必需以平面來接收聲音而並非以點。 　　[0009] 為了感度良好地以平面接收從固體所發出的聲音，而考慮例如如下述這樣的方式：在像這樣密接於固體表面的基材上安裝麥克風，並使基材密接於固體表面。在像這樣的方式之聲音感測器模組中，在考慮到重複使用於各種固體的情況下，基材，係必需可對應於各種固體的多樣形狀而變形，且作為聲音感測器模組整體，可對於伴隨著多樣變形之重複使用的耐受性強，維持高精度且穩定的檢測性能。又，可因應用途來選定基材亦變得重要，以便可使用於多樣用途。 　　[0010] 作為以往例子，將麥克風12安裝於圖1A所示之電路基板11上的構成及將麥克風23固定於圖2A, 2B所示之片狀軟質支撐體21的構成，係只要圖1A之電路基板11為可撓性電路基板，則皆可說是在可變形之基材上安裝有麥克風的構成，在圖1A的構成中，係使用焊錫連接電路基板11與麥克風12，又，例如只要將電路基板11設置於檢測聲音之對象的固體表面，則形成為在從固體表面至麥克風12（麥克風音孔12a）之路徑存在空隙的構造。 　　[0011] 另一方面，即便在圖2A, 2B的構成中，由於麥克風23，係被固定於藉由檢測對象而封閉之空隙22的內底面，因此，形成為在從檢測對象的固體表面至麥克風23之路徑存在空隙的構造。 　　[0012] 在麥克風安裝於基材上的構造中，如上述般地使用焊錫連接之方式，係由於基材被要求具備耐熱性，因此，可使用的基材被限制而無法使用不具備耐熱性的基材。 　　[0013] 又，焊錫所致之連接固定，係無法說是對於因伴隨著多樣變形之重複使用而呈多樣變化的應力負載或聲音輸入之振動具有強耐受性，而成為產生連接不良的要因。 　　[0014] 而且，當在從檢測對象的固體表面至麥克風之路徑存在空隙，並且其空隙伴隨著基材之變形而變形的情況下，係成為聲音之傳播特性的變化或雜音之產生原因，從而阻礙高精度之檢測。

[0015] 該發明之目的，在於提供一種膜平面聲音接收型聲音感測器模組，其係即便作為基材使用的膜為例如不具有耐熱性者亦可進行使用，並對伴隨著多樣變形之重複使用具有優異耐受性，又不依存於形狀變化，可獲得高精度且穩定的檢測性能。 　　[0016] 根據該發明，膜平面聲音接收型聲音感測器模組，係具備有：附帶配線之基材，在具有可撓性之膜的一面上設置有彈性變形之絕緣性黏著劑層，並在絕緣性黏著劑層上形成有導體圖案而構成；及麥克風，被安裝於附帶配線之基材上，麥克風之端子，係與導體圖案對接，麥克風之未形成端子之表面的一部分與絕緣性黏著劑層之未形成導體圖案之表面的一部分相互貼附而機械連接。 　　[0017] 根據該發明之膜平面聲音接收型聲音感測器模組，由於不需使用焊錫便可由熱響應安裝麥克風，因此，用以平面聲音接收的膜不需耐熱性，在該觀點上，膜材料的限制少，且可因應用途而使用各種材料的膜。 　　[0018] 又，由於麥克風，係形成為如下述之構成：被貼附於附帶配線之基材的絕緣性黏著劑層而機械連接，麥克風的端子與附帶配線之基材的導體圖案，係藉由絕緣性黏著劑層的彈性恢復力而壓接並連接，因此，與焊錫連接相比，對於因伴隨著附帶配線之基材的多樣變形之重複使用而呈多樣變化的應力負載或聲音輸入之振動具有強耐受性，可獲得穩定的連接狀態。 　　[0019] 而且，由於在從檢測聲音之設置於對象之固體的表面之膜至麥克風的路徑，不存在如伴隨著形狀變化而成為聲音之傳播特性的變化或雜音之產生原因般的空隙，因此，可獲得高精度且穩定的檢測性。

[0021] 在以下中，說明該發明的實施例。 　　[0022] 圖3A-3C，係表示了該發明之膜平面聲音接收型聲音感測器模組的一實施例者，膜平面聲音接收型聲音感測器模組100，係在該例中，藉由如下述者所構成：附帶配線之基材30；麥克風40，被安裝於附帶配線之基材30上；及覆蓋膜50。圖4A，4B及圖5A-5C，係分別表示了附帶配線之基材30及麥克風40的細節者。 　　[0023] 附帶配線之基材30，係如圖4A, 4B所示，被設成為如下述之構成：在膜31的一面31a上設置有絕緣性黏著劑層32，並在絕緣性黏著劑層32上進一步形成有導體圖案33。膜31，係具有可撓性，在該例中，係被設成為與麥克風40相比，構成較大之（大面積之）方形形狀者。絕緣性黏著劑層32，係藉由推壓進行彈性變形者，且以遍及整面的方式被設置於膜31的一面31a。 　　[0024] 導體圖案33，係在該例中，被形成為配列有4根，在4根導體圖案33的各一端，係形成有麥克風40用之焊墊33a，在各另一端，係形成有與外部（外部電路）的連接用之焊墊33b。麥克風40用之4個焊墊33a，係位於附帶配線之基材30的中央，外部連接用之焊墊33b，係以沿著短邊而配列的方式，位於附帶配線之基材30之一方之短邊的中央部份。 　　[0025] 在如上述般的構成中，在膜31的材料，係可使用例如聚對苯二甲酸乙二酯（PET）等。 　　[0026] 作為構成絕緣性黏著劑層32之絕緣性黏著劑，係可列舉出例如聚酯系、聚氨酯系、丙烯酸系、環氧系、酚系、矽氧系、聚烯烴系、聚醯亞胺系、乙烯系、天然高分子系的聚合物等。上述聚合物，係亦可單獨使用或合併使用。 　　[0027] 又，為了使黏著性或機械特性提升，而將例如聚酯系、聚氨酯系、丙烯酸系、環氧系、酚系、矽氧系、聚烯烴系、聚醯亞胺系、乙烯系的單體、低聚物混合使用於上述聚合物。 　　[0028] 導體圖案33，係使用例如銀漿（銀印墨），藉由印刷所形成。 　　[0029] 在該例中，麥克風40，係使用MEMS技術所製造的MEMS麥克風，如圖5B所示，在底面40a，係具備有音孔41，而且，在該例中，係具備有4個端子42。4個端子42，係構成輸出用、接地用、電源用及增益調整用的各端子。 　　[0030] 圖6，係表示了在附帶配線之基材30上安裝有麥克風40的態樣者，麥克風40，係藉由下述之方式而進行安裝：4個端子42被分別定位於形成在絕緣性黏著劑層32上之4個導體圖案33的焊墊33a且推壓，並被推壓至絕緣性黏著劑層32。 　　[0031] 麥克風40的端子42，係如圖3C所示，與焊墊33a直接對接而電性連接，麥克風40的底面40a之未形成端子42的部分，係被黏著於絕緣性黏著劑層32而機械連接。亦即，在該例中，形成有導體圖案33之絕緣性黏著劑層32與麥克風40的機械連接，係藉由下述之方式而進行：麥克風40之未形成端子42之表面的一部分與絕緣性黏著劑層32之未形成導體圖案33之表面的一部分相互貼附。 　　[0032] 另外，由於絕緣性黏著劑層32，係藉由推壓進行彈性變形而黏著，其彈性恢復力有助於作為使麥克風40的端子42與導體圖案33的焊墊33a壓接之方向的負載，因此，可獲得端子42與焊墊33a之良好的連接狀態。 　　[0033] 覆蓋膜50，係被配置於形成有附帶配線之基材30的導體圖案33之側的面。在覆蓋膜50中，係如圖3A所示，以分別對應於麥克風40所處之部位及導體圖案33的外部連接用之焊墊33b所處之部位的方式，設置有窗51及缺口52，形成有附帶配線之基材30的導體圖案33之側的面，係如圖3A-3C所示，除了麥克風40所處之部位及4個焊墊33b所處之部位以外，被覆蓋膜50覆蓋。 　　[0034] 覆蓋膜50，係被設成為與構成附帶配線之基材30的基底之膜31相同地具有可撓性者，並藉由與膜31相同的材料所形成。 　　[0035] 具有如上述般之構成的膜平面聲音接收型聲音感測器模組100，係被設置於未安裝附帶配線之基材30的麥克風40之側的面，亦即與設置有膜31之絕緣性黏著劑層32的一面31a相反之側的面31b為檢測聲音之對象之固體的表面而使用。膜31，係在仿傲固體之表面而密接的情況下，亦可僅置放。另一方面，在固體表面並非單調之形狀且不密接或難以密接的情況下，係使用黏著劑等來使其密接於固體表面。 　　[0036] 根據以上所說明的膜平面聲音接收型聲音感測器模組100，由於將麥克風40安裝於附帶配線之基材30，係不需使用焊錫而進行，亦即由熱響應而進行，因此，即便為不具備耐熱性的材料，亦可作為膜31之材料使用，並可因應用途，使用各種材料的膜。膜31的形狀、大小，係因應用途適當選定。 　　[0037] 又，附帶配線之基材30與麥克風40的貼附所致之連接固定（機械連接），係與焊錫所致之連接固定相比，對於因伴隨著附帶配線之基材30之多樣變形之重複使用而呈多樣變化的應力負載或聲音輸入之振動具有強耐受性，藉此，不會產生連接不良而可獲得穩定的連接狀態。 　　[0038] 而且，使膜31密接於檢測聲音之對象之固體的表面，藉此，由於在從檢測對象的固體表面至麥克風40之路徑不存在空隙，亦即不存在如因伴隨著附帶配線之基材30的變形而變形，從而成為聲音之傳播特性的變化或雜音之產生原因般的空隙，因此，不依存於形狀變化，可進行高精度且穩定之聲音的檢測。 　　[0039] 另外，構成絕緣性黏著劑層32之絕緣性黏著劑，係亦可設成為具有紫外線固化性者。在該情況下，係從圖3C中箭頭a所示的方向照射紫外線，使由虛線b所包圍之部分的絕緣性黏著劑經紫外線固化。如此一來，亦可採用如下述之構成：將絕緣性黏著劑設成為具有紫外線固化性者，使與麥克風40之未形成端子42之表面的一部分（底面40a的一部分）機械連接之絕緣性黏著劑層32的部位局部地經紫外線固化。 　　[0040] 抑或，作為另外其他可採用的構成，亦可相同地使用在絕緣性黏著劑層32的絕緣性黏著劑具有紫外線固化性者，並同時對其絕緣性黏著劑層32的整體照射紫外線，使其經紫外線固化。在此，經紫外線固化之絕緣性黏著劑層32的整體，係可維持可撓性而彈性變形，並且亦不會失去表面的黏著性。由於該構成，係可利用面照射型之紫外線照射裝置來簡單地完成紫外線固化的工程，因此，比上述之使其局部地經紫外線固化的構成，更容易進行製作。又，只要於配置有覆蓋膜50的狀態下進行紫外線固化，則覆蓋膜50，係在與絕緣性黏著劑層32接觸之面的整體，成為被接著於附帶配線之基材30的狀態。 　　[0041] 具有紫外線固化性的絕緣性黏著劑，係成為使前述之作為絕緣性黏著劑使用的聚合物含有聚合性化合物者。作為聚合性化合物，係可列舉出具有例如單官能、多官能丙烯酸酯、馬來醯亞胺、硫醇、乙烯醚等的自由基聚合性之官能基的自由基聚合性化合物。 　　[0042] 自由基聚合起始劑，係可列舉出例如以1分子生成起始自由基的自由基聚合起始劑、以2分子間之反應生成自由基的自由基聚合起始劑等。作為以1分子生成起始自由基的聚合起始劑，係可列舉出例如苯乙酮、醯基膦、二茂鈦、三氮雜苯（triazine）、聯唑咪等的化合物。又，作為以2分子間之反應生成自由基的聚合起始劑，係可列舉出例如二苯甲酮、胺、噻噸酮等的化合物。 　　[0043] 另一方面，膜31，係除了可撓性以外，亦可設成為具有伸縮性者。只要膜31具有伸縮性，則無論其形狀，可使膜31良好地密接於檢測聲音之對象之固體的表面。在該情況下，覆蓋膜50及導體圖案33亦設成為具有伸縮性者。 　　[0044] 作為具有伸縮性之膜31及覆蓋膜50的材料，係可使用聚氨酯系、苯乙烯系、烯烴系、聚酯系、聚醯胺系、矽氧系等的彈性體，或乙烯丙烯系、腈丁二烯系、矽氧系、丙烯酸系、氟系、胺基甲酸酯系等的合成橡膠。 　　[0045] 又，作為具有伸縮性之導體圖案33的材料，係可使用將銀或銅等之金屬材料或碳等之導電性材料分散於上述具有伸縮性的彈性體中者。 ［產業上之可利用性］ 　　[0046] 該發明之膜平面聲音接收型聲音感測器模組，係可使用於藉由人體或裝置、構造物等、各種固體的聲音掌握狀態。若列舉出具體例，可使用於藉由打音進行非破壞檢查或藉由聽診進行診斷等，並可使用來代替人之感知、診斷。 　　[0047] 又，以變更膜之特性的方式，可取得多樣的聲音信號，並以解析膜特性與聲音資料之相關的方式，可進一步藉由有益之聲音掌握固體的狀態。

[0048]

30‧‧‧附帶配線之基材

32‧‧‧絕緣性黏著劑層

31‧‧‧膜

33a‧‧‧焊墊

40‧‧‧麥克風

40a‧‧‧底面

42‧‧‧端子

50‧‧‧覆蓋膜

51‧‧‧窗

12‧‧‧麥克風

11‧‧‧電路基板

12a‧‧‧麥克風音孔

13‧‧‧麥克風側焊墊

13a‧‧‧接地焊墊

13b‧‧‧輸出信號線用焊墊

14‧‧‧基板側焊墊

14a‧‧‧接地焊墊

14b‧‧‧輸出信號線用焊墊

14c‧‧‧DC偏壓用焊墊

11a‧‧‧基板音孔

20‧‧‧陣列狀收音感測器裝置

21‧‧‧片狀軟質支撐體

22‧‧‧空隙

23‧‧‧麥克風

21a‧‧‧軟質樹脂

21b‧‧‧橡膠片

24‧‧‧放大電路IC

25‧‧‧按壓帶

26a‧‧‧黏扣

26b‧‧‧黏扣

100‧‧‧膜平面聲音接收型聲音感測器模組

31a‧‧‧一面

33‧‧‧導體圖案

33b‧‧‧連接用之焊墊

[0020] 　　圖1A，係表示在電路基板上安裝有麥克風之以往構成的立體圖。 　　圖1B，係圖1A中之麥克風的立體圖。 　　圖1C，係圖1A中之電路基板的部分放大立體圖。 　　圖2A，係表示以往之陣列狀收音感測器裝置的立體圖。 　　圖2B，係圖2A所示之陣列狀收音感測器裝置的部分放大剖面圖。 　　圖2C，係圖2A所示之陣列狀收音感測器裝置之使用狀態的圖。 　　圖3A，係表示該發明之膜平面聲音接收型聲音感測器模組之一實施例的平面圖。 　　圖3B，係圖3A所示之膜平面聲音接收型聲音感測器模組的正視圖。 　　圖3C，係圖3A所示之膜平面聲音接收型聲音感測器模組的部分放大剖面圖。 　　圖4A，係圖3B中之附帶配線之基材的平面圖。 　　圖4B，係圖4A所示之附帶配線之基材的正視圖。 　　圖5A，係圖3A中之麥克風的正視圖。 　　圖5B，係圖5A所示之麥克風的底視圖。 　　圖5C，係圖5A所示之麥克風的立體圖。 　　圖6，係用以說明圖3A-3C所示之膜平面聲音接收型聲音感測器模組之組裝的圖。

Claims (5)

1. 一種膜平面聲音接收型聲音感測器模組，係具備有：附帶配線之基材，在具有可撓性之膜的一面上設置有彈性變形之絕緣性黏著劑層，並在前述絕緣性黏著劑層上形成有導體圖案；及麥克風，被安裝於前述附帶配線之基材上，前述麥克風之端子，係與前述導體圖案直接對接，前述麥克風之未形成前述端子之表面的一部分與前述絕緣性黏著劑層之未形成前述導體圖案之表面的一部分相互貼附而機械連接。
2. 如申請專利範圍第1項之膜平面聲音接收型聲音感測器模組，其中，構成前述絕緣性黏著劑層之絕緣性黏著劑，係具有紫外線固化性，前述絕緣性黏著劑層之與前述麥克風之未形成前述端子之表面的一部分機械連接之部位，係經紫外線固化。
3. 如申請專利範圍第2項之膜平面聲音接收型聲音感測器模組，其中，前述絕緣性黏著劑層的全體經紫外線固化。
4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之膜平面聲音接收型聲音感測器模組，其中，前述附帶配線之基材之形成有前述導體圖案之側的面，係除了前述麥克風所處之部位及與前述導體圖案之外部的連接部位以外，被具有可撓性的覆蓋膜覆蓋。
5. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之膜平面聲音接收型聲音感測器模組，其中，前述絕緣性黏著劑層，係覆蓋著前述麥克風之音孔。